CN110571971A - 一种带负压风冷装置的磁悬浮电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带负压风冷装置的磁悬浮电机，包括装配在电机内的转子、轴向磁轴承以及径向磁轴承；带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括第一冷却通道；第一冷却通道的入口端开设电机的壳体上，第一冷却通道的出口端与电机的排气端连通，第一冷却通道的气流从第一冷却通道的入口端进入，经过径向磁轴承、转子和轴向磁轴承，从第一冷却通道的出口端流出，为径向磁轴承、转子和轴向磁轴承冷却；本发明的冷却处理能靠自身实现，无需额外提供动力，降低了磁悬浮电机的能耗，冷却效果更好。

Description

一种带负压风冷装置的磁悬浮电机
技术领域
本发明涉及电机设备技术领域，尤其涉及一种带负压风冷装置的磁悬浮电机。
背景技术
磁悬浮电机是基于磁悬浮技术的理论制成的，具有效率高、功率大的特点，同时这也导致了磁悬浮电机的温升比较高。如果不加装散热***，绕组处的温升过高，导致转子的永磁体退磁，从而影响磁悬浮电机的正常使用。
对于磁悬浮电机的冷却处理常采用风冷的方式，在转子的一端安装叶轮，在壳体上开设透气孔，转子转动带动叶轮转动，叶轮转动时依靠叶轮上的叶片将外界的空气压缩进电机壳体内，并由电机壳体透气孔处导出，空气在流动的过程中带走电机壳体内的热量，从而达到冷却磁悬浮电机的目的，但是该种冷却方法需要叶片对空气做功，做功的过程还会增加空气的温度，使冷却效果不明显。
或者在电机壳体透气孔处增加鼓风机，即通过鼓风机向电机壳体透气孔内吹入冷风，冷风通过转子与电机壳体的间隙流出，但是该种冷却方式需要对鼓风机额外提供动力，从而提高了磁悬浮电机的能耗。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，提出了一种带负压风冷装置的磁悬浮电机，以解决磁悬浮电机温升比较高以及现有技术中需要额外提供动力去降温的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种带负压风冷装置的磁悬浮电机，包括装配在电机内的转子、轴向磁轴承以及径向磁轴承；所述带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括第一冷却通道；
所述第一冷却通道的入口端开设所述电机的壳体上，所述第一冷却通道的出口端与所述电机的排气端连通，所述第一冷却通道的气流从所述第一冷却通道的入口端进入，经过所述径向磁轴承、所述转子和所述轴向磁轴承，从所述第一冷却通道的出口端流出，为所述径向磁轴承、所述转子和所述轴向磁轴承冷却。
其中，所述径向磁轴承包括第一径向磁轴承和第二径向磁轴承；
所述轴向磁轴承上装配有轴向磁轴承端盖以及轴向磁轴承转子盘；沿所述转子的轴向方向，所述轴向磁轴承转子盘上设有透气孔；
所述第一冷却通道的入口端、所述第一径向磁轴承的磁轴承座和辅助轴承座之间的间隙、所述第一径向磁轴承与所述转子之间的间隙、所述电机内的定子与所述转子之间的间隙、所述第二径向磁轴承与所述转子之间的间隙、所述透气孔、所述第一冷却通道的出口端依次连通，构成所述第一冷却通道。
其中，所述带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括第二冷却通道；
所述第二冷却通道的出口端与所述第一冷却通道连通，所述第二冷却通道的入口端开设在所述第二径向磁轴承的磁轴承座上，所述第二冷却通道的气流从所述第二冷却通道的入口端进入，经过所述轴向磁轴承，从所述第二冷却通道的出口端流出，为所述轴向磁轴承冷却。
其中，沿所述转子的径向方向，所述轴向磁轴承端盖与所述轴向磁轴承转子盘之间具有第一间隙，所述第二冷却通道的入口端、所述第一间隙和所述第二冷却通道的出口端形成所述第二冷却通道。
其中，所述定子的外侧安装有定子安装座；
所述定子安装座的一端与所述第二径向磁轴承的磁轴承座固定连接，所述定子安装座与所述电机的壳体内壁之间设有空气流道，所述空气流道沿所述转子的轴向延伸，且所述空气流道的出口端与所述第一冷却通道连通，所述空气流道的气流经过所述转子、所述第二径向磁轴承，为所述转子、所述第二径向磁轴承冷却；
所述空气流道的入口端开设在所述电机的壳体上，所述空气流道的入口端的进气孔沿所述转子的径向方向设置。
其中，所述定子安装座上开设有通气孔，所述空气流道内的气流由所述通气孔经过所述第二径向磁轴承，与所述第一冷却通道连通，为所述第二径向磁轴承冷却。
其中，所述进气孔与所述通气孔同向且不同轴设置。
其中，所述进气孔的孔直径大于所述通气孔的孔直径。
其中，所述带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括叶轮罩；所述排气端设置在所述叶轮罩上。
本发明中的带负压风冷装置的磁悬浮电机，可以实现以下有益效果：本发明的冷却处理能靠自身降温实现，无需额外提供动力，降低了磁悬浮电机的能耗，冷却效果更好。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例中给出的沿电机轴向剖切的剖视图及空气流向示意图；
图2是图1所示的本申请一个实施例中给出的轴向磁轴承放大图；
图3是图1所示的本申请一个实施例中A处放大图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请提供了一种带负压风冷装置的磁悬浮电机，包括装配在电机内的转子1、轴向磁轴承2以及径向磁轴承3；带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括第一冷却通道4；第一冷却通道4的入口端开设电机的壳体8上，第一冷却通道4的出口端与电机的排气端5连通，第一冷却通道4的气流从第一冷却通道4的入口端进入，经过径向磁轴承3、转子1和轴向磁轴承2，从第一冷却通道4的出口端流出，为径向磁轴承3、转子1和轴向磁轴承2冷却。
本申请所提供的带负压风冷装置的磁悬浮电机在使用时，先利用第一径向磁轴承31和第二径向磁轴承32将转子1悬浮，然后励磁电流给定子绕组供电，驱动转子1旋转，转子1转动从而带动叶轮转动，叶轮转动时通过叶片将电机壳体8内的空气通过叶轮罩9上的排气端5导出到外界，从而营造了电机壳体8内的负压环境，确保风从壳体8上的第一冷却通道4的入口端、第二冷却通道6入口端和空气流道71的入口端进入电机内部，实现整个磁悬浮电机的冷却，冷却效果更好。
下面结合附图，详细说明该带负压风冷装置的磁悬浮电机。
图1图示了沿电机轴向剖切的剖视图及空气流向示意图。带负压风冷装置的磁悬浮电机，包括装配在电机内的转子1、轴向磁轴承2以及径向磁轴承3、第一冷却通道4。
在本申请的一个实施例中，沿转子1的轴向方向设置有第一冷却通道4的入口端，第一冷却通道4的入口端开设电机的壳体8上，且第一冷却通道4的入口端由多个第一入气孔41组成，多个第一入气孔41沿电机的壳体8周向设置，第一冷却通道4的出口端与电机的排气端5连通，如图1所示，气流按箭头流动方向所示，第一冷却通道4的气流从第一冷却通道4的入口端进入，经过径向磁轴承3、转子1和轴向磁轴承2，从第一冷却通道4的出口端流出，为径向磁轴承3、转子1和轴向磁轴承2冷却。
进一步地，径向磁轴承3包括第一径向磁轴承31和第二径向磁轴承32，第一冷却通道4的气流从第一冷却通道4的入口端进入，先经过第一径向磁轴承31以及部分转子1，所以第一冷却通道4主要以冷却第一径向磁轴承31和部分转子1为目的。
图2图示了轴向磁轴承放大图。
轴向磁轴承2上装配有轴向磁轴承端盖21以及轴向磁轴承转子盘22；沿转子1的轴向方向，轴向磁轴承转子盘22上设有透气孔221，如图2所示，透气孔221与转子1的轴向平行设置。
第一冷却通道4的入口端、第一径向磁轴承31的磁轴承座311和辅助轴承座312之间的间隙、第一径向磁轴承31与转子1之间的间隙、电机内的定子与转子1之间的间隙、第二径向磁轴承32与转子1之间的间隙、透气孔221、第一冷却通道4的出口端依次连通，构成第一冷却通道4。
在本实施例中，带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括第二冷却通道6；第二冷却通道6的出口端与第一冷却通道4连通，沿转子1的径向方向设置有第二冷却通道6的入口端，第二冷却通道6的入口端开设在第二径向磁轴承32的磁轴承座321上，第二冷却通道6的入口端由多个第二入气孔61组成，多个第二入气孔61沿第二径向磁轴承32的磁轴承座321周向设置，第二冷却通道6的气流从第二冷却通道6的入口端进入，经过轴向磁轴承2，从第二冷却通道6的出口端流出，为轴向磁轴承2冷却。
沿转子1的径向方向，轴向磁轴承端盖21与轴向磁轴承转子盘22之间具有第一间隙，第二冷却通道6的入口端、第一间隙和第二冷却通道6的出口端形成第二冷却通道6。如图2所示，轴向磁轴承2也为两个，每个轴向磁轴承2外侧均安装有轴向磁轴承定子铁芯23，并分别由各自的轴向磁轴承端盖21进行封堵，两个轴向磁轴承端盖21相对而设，且二者之间具有第二间隙，而轴向磁轴承转子盘22设置在两个轴向磁轴承端盖21之间，每个轴向磁轴承端盖21与轴向磁轴承转子盘22之间的间隙为第一间隙，图2的气流按箭头流动方向所示，当第二冷却通道6的气流从第二冷却通道6的入口端进入时，依次经过第二间隙、第一间隙和透气孔221，并从第二冷却通道6的出口端流出与第一冷却通道4汇合，排至电机的排气端5，第二冷却通道6主要为轴向磁轴承2冷却。
在本实施例中，定子的外侧安装有定子安装座7；定子安装座7的一端与第二径向磁轴承32的磁轴承座321固定连接，另一端悬空设置，并与电机内部想通，定子安装座7与电机的壳体8内壁之间设有空气流道71，空气流道71沿转子1的轴向延伸，且空气流道71的出口端与第一冷却通道4连通，图1的气流按箭头流动方向所示，空气流道71的气流经过转子1、第二径向磁轴承32，主要为转子1、第二径向磁轴承32冷却。
进一步地，空气流道71的入口端开设在电机的壳体8上，空气流道71的入口端的进气孔711沿转子1的径向方向设置，进气孔711设置有多个，并沿着电机的壳体8周向设置。
在本实施例中，如图1所示，定子安装座7上开设有通气孔712，且沿转子1的径向方向，通气孔712设置有多个，空气流道71内的气流由通气孔712经过第二径向磁轴承32，与第一冷却通道4连通，主要为第二径向磁轴承32辅助冷却降温。
图3图示了图1中A处放大图。进气孔711与通气孔712同向且不同轴设置即交错开设置。当气流从空气流道71的入口端进入后，为了防止大量的气流直接流入通气孔712内，将通气孔712的直径缩小，进气孔711的孔直径大于通气孔712的孔直径，且优选为进气孔711与通气孔712的直径比为2：1~5：1。
在本实施例中，带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括叶轮罩9；排气端5设置在叶轮罩9上。第二冷却通道6、空气流道71均与第一冷却通道4汇合，各自为第一径向磁轴承31、转子1、定子、第二径向磁轴承32以及轴向磁轴承2冷却后，经过叶轮，并排至叶轮罩9内，由排气端5上的排气孔排出，利用自身转子1转动带动叶轮转动，将不再具有冷却效果的空气从排气端5上的排气孔导出，循环往复，既没有增加外部动力源消耗电机的能耗，而且各自冷却，冷却效果更好。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种带负压风冷装置的磁悬浮电机，包括装配在电机内的转子、轴向磁轴承以及径向磁轴承；其特征在于，所述带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括第一冷却通道；
所述第一冷却通道的入口端开设在所述电机的壳体上，所述第一冷却通道的出口端与所述电机的排气端连通，所述第一冷却通道的气流从所述第一冷却通道的入口端进入，经过所述径向磁轴承、所述转子和所述轴向磁轴承，从所述第一冷却通道的出口端流出，为所述径向磁轴承、所述转子和所述轴向磁轴承冷却。
2.如权利要求1所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，所述径向磁轴承包括第一径向磁轴承和第二径向磁轴承；
所述轴向磁轴承上装配有轴向磁轴承端盖以及轴向磁轴承转子盘；沿所述转子的轴向方向，所述轴向磁轴承转子盘上设有透气孔；
所述第一冷却通道的入口端、所述第一径向磁轴承的磁轴承座和辅助轴承座之间的间隙、所述第一径向磁轴承与所述转子之间的间隙、所述电机内的定子与所述转子之间的间隙、所述第二径向磁轴承与所述转子之间的间隙、所述透气孔、所述第一冷却通道的出口端依次连通，构成所述第一冷却通道。
3.如权利要求2所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，所述带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括第二冷却通道；
所述第二冷却通道的出口端与所述第一冷却通道连通，所述第二冷却通道的入口端开设在所述第二径向磁轴承的磁轴承座上，所述第二冷却通道的气流从所述第二冷却通道的入口端进入，经过所述轴向磁轴承，从所述第二冷却通道的出口端流出，为所述轴向磁轴承冷却。
4.如权利要求3所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，沿所述转子的径向方向，所述轴向磁轴承端盖与所述轴向磁轴承转子盘之间具有第一间隙，所述第二冷却通道的入口端、所述第一间隙和所述第二冷却通道的出口端形成所述第二冷却通道。
5.如权利要求2所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，所述定子的外侧安装有定子安装座；
所述定子安装座的一端与所述第二径向磁轴承的磁轴承座固定连接，所述定子安装座与所述电机的壳体内壁之间设有空气流道，所述空气流道沿所述转子的轴向延伸，且所述空气流道的出口端与所述第一冷却通道连通，所述空气流道的气流经过所述转子、所述第二径向磁轴承，为所述转子、所述第二径向磁轴承冷却；
所述空气流道的入口端开设在所述电机的壳体上，所述空气流道的入口端的进气孔沿所述转子的径向方向设置。
6.如权利要求5所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，所述定子安装座上开设有通气孔，所述空气流道内的气流由所述通气孔经过所述第二径向磁轴承，与所述第一冷却通道连通，为所述第二径向磁轴承冷却。
7.如权利要求6所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，所述进气孔与所述通气孔同向且不同轴设置。
8.如权利要求7所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，所述进气孔的孔直径大于所述通气孔的孔直径。
9.如权利要求8所述的带负压风冷装置的磁悬浮电机，其特征在于，所述带负压风冷装置的磁悬浮电机还包括叶轮罩；所述排气端设置在所述叶轮罩上。
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